KR20190066013A - 접합 철물 - Google Patents

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Abstract

건축부재에 형성된 구멍에 감합되어 접착제로 고정되는 접합 철물은 구멍의 내경보다 작은 외경을 갖는 장척형상의 소경부와, 구멍의 내경에 따른 외경을 갖고, 소경부의 길이방향의 이간된 2위치에 각각 고정된 2개의 대경부를 갖는다. 그리고, 대경부에 끼워진 소경부의 외주면에 요철이 형성되어 있다.

Description

접합 철물
본 발명은 글루드인 로드 접합에서 사용하는 접합 철물에 관한 것이다.
목조 건축물에서는 고내력이며 또한 고강성인 접합이 필요하기 때문에, 일본 특허 공개 2016-37797호 공보(특허문헌 1)에 기재되는 글루드인 로드(GIR)가 사용되기 시작하고 있다. GIR은 목제의 수직재나 횡가재 등의 건축부재에 형성된 구멍에 대해서 감합되어 에폭시 수지 등의 접착제를 이용해서 고정되어 있다.
일본 특허공개 2016-37797호 공보
그런데, 건축부재의 구멍과 GIR 사이에는 접착제를 충전하기 위한 간극이 형성되어 있다. 이 때문에, 건축부재의 구멍과 GIR은 그 간극에 따라서 상대변위 가능하며, 건축부재의 구멍에 대한 GIR의 위치 정밀도가 양호하지 않고, 예를 들면, 수직재와 횡가재의 접합부에 단차가 생겨 버릴 우려가 있었다.
그래서, 본 발명은 건축부재의 구멍에 대한 위치 정밀도를 향상시킨 접합 철물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이것을 위해서, 건축부재에 형성된 구멍에 감합되어 접착제로 고정되는 접합 철물은 구멍의 내경보다 작은 외경을 갖는 장척형상의 소경부와, 구멍의 내경에 따른 외경을 갖고, 소경부의 길이방향의 이간된 2위치에 각각 고정된 2개의 대경부를 갖는다. 그리고, 대경부에 끼워진 소경부의 외주면에 요철이 형성되어 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 따르면, 건축부재의 구멍에 대한 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 건축부재를 접합하는 GIR의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 GIR을 건축부재에 고정한 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 3a는 건축부재에 GIR을 고정하는 순서의 제1공정의 설명도이다.
도 3b는 건축부재에 GIR을 고정하는 순서의 제2공정의 설명도이다.
도 3c는 건축부재에 GIR을 고정하는 순서의 제3공정의 설명도이다.
도 3d는 건축부재에 GIR을 고정하는 순서의 제4공정의 설명도이다.
도 4는 건축부재를 접합하는 GIR의 제1변형예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 건축부재를 접합하는 GIR의 제2변형예를 나타내는 사시도이다.
도 6a는 조인트 철물의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 6b는 조인트 철물의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 6c는 조인트 철물의 일례를 나타내는 정면도이다.
도 7은 보 중심(보-기둥) 구조체의 일례를 나타내는 정면도이다.
도 8은 기둥 중심(기둥-보) 구조체의 일례를 나타내는 정면도이다.
도 9는 상하의 기둥을 접합한 구조체의 일례를 나타내는 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 목제의 건축부재를 접합하는 GIR(100)의 일례를 나타낸다. 여기에서, GIR(100)을 접합 철물의 일례로서 들 수 있다. 또한, 건축부재로서는 기둥 등의 수직재, 보나 토대 등의 횡가재를 대상으로 할 수 있다. 또한, 수직재 또는 횡가재로서는 무구재, 집성재 또는 이들을 조합한 것이어도 좋다.
GIR(100)은 예를 들면, SS400 등의 일반구조용 압연 강재로 이루어지고, 원형 단면을 갖는 장척형상의 소경부(120)와, 소경부(120)의 길이방향의 이간된 위치에 고정된 2개의 대경부(140)를 갖고 있다. 여기에서, 「원형」이란 완전한 원형에 한정되지 않고, 언뜻 보아 원형이라고 인식할 수 있을 정도이면 된다(형상에 대해서는 이하 동일).
소경부(120)는 도 2에 나타내듯이, 건축부재(200)의 일면으로부터 내부를 향해서 수직으로 연장되는 구멍(210)에 전체가 수용 가능한 전장(全長)을 가짐과 아울러, 구멍(210)의 내주면과의 사이에 원통형상의 간극(GAP)이 형성되도록, 구멍(210)의 내경보다 작은 외경을 갖고 있다. 여기에서, 간극(GAP)은 에폭시 수지 등의 접착제가 길이방향으로 유통 가능한 치수로 할 수 있다. 또한, 소경부(120)의 길이방향의 일단면, 구체적으로는 건축부재(200)의 구멍(210)의 개구측의 일단면에는 체결구의 일례로서 들 수 있는 육각구멍을 갖는 볼트나 육각 볼트 등의 볼트가 나사결합 가능한 암나사(120A)가 형성되어 있다. 암나사(120A)는 소경부(120)의 횡단면의 중앙부에 있어서 길이방향으로 연장된다. 또한, 소경부(120)의 외주면에는 접착제와의 접합을 강고하게 하는 요철의 일례로서, 나선상으로 연장되는 수나사(120B)가 형성되어 있다.
또한, 소경부(120)의 외주면에는 수나사(120B)에 한정되지 않고, 접착제와의 접합을 강고하게 하는 요철의 다른 예로서, 두꺼운 원환형상을 이루는 복수의 원환을 형성하거나, 복수의 돌기 및 오목부 중 적어도 한쪽을 형성하거나 할 수도 있다.
대경부(140)는 두꺼운 원통형상을 이루고, 납땜 등에 의해, 소경부(120)의 길이방향의 이간된 2위치, 바람직하게는 그 양단부에 동심 상태로 고정되어 있다. 대경부(140)는 건축부재(200)의 구멍(210)에 감합했을 때, 구멍(210)에 대한 위치 결정이 가능해지도록, 구멍(210)의 내경에 따른 외경, 즉, 그 내경과 대략 동일한 외경을 갖고 있다. 이 때문에, 건축부재(200)의 구멍(210)에 GIR(100)이 감합된 상태에 있어서는 위치 결정 부재로서 기능하는 대경부(140)에 의해, 구멍(210)에 대한 소경부(120)의 센터링이 행해져서 구멍(210)에 대한 GIR(100)의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.
대경부(140)로서는 두꺼운 원통형상에 한정되지 않고, 예를 들면, 스프링용 냉간 압연 강대로 이루어지는, 건축부재(200)의 구멍(210)의 내경보다 큰 외경을 갖는 스프링 링으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 건축부재(200)의 구멍(210)에 GIR(100)을 감합할 때, 스프링 링이 탄성 변형해서 축경하고, 그 후, 탄성력에 의해 확경하려고 하므로, 구멍(210)에 대한 GIR(100)의 위치를 유지할 수 있다.
도 3a∼도 3d는 장척형상의 건축부재(200)의 일단면에 GIR(100)을 고정하는 순서의 일례를 나타낸다.
제1공정에서는 도 3a에 나타내듯이, 건축부재(200)의 길이방향의 일단면에, 예를 들면, 드릴 등을 사용해서 GIR(100)을 감합하는 구멍(210)을 형성한다. 여기에서, 구멍(210)의 전장은 GIR(100)의 전체가 수용 가능하도록, GIR(100)의 전장과 동일하거나 또는 이것보다 길게 할 수 있다. 또한, 건축부재(200)의 일측면에 구멍(210)과 연통하는 접착제 주입 구멍(220) 및 접착제 충전 확인 구멍(230)을 각각 형성한다. 접착제 주입 구멍(220) 및 접착제 충전 확인 구멍(230)은 구멍(210)에 대해서 GIR(100)이 감합한 상태에 있어서, 2개의 대경부(140)에 의해 끼워진 간극(GAP)에 연통하는 위치에 형성된다. 접착제 주입 구멍(220)은 구멍(210)의 가장 안쪽부측에 위치하고, 접착제 충전 확인 구멍(230)은 구멍(210)의 개구측에 위치한다. 또한, 제1공정에서는 구멍(210)의 가장 안쪽부에 접착제를 충전할 수도 있다.
제2공정에서는 도 3b에 나타내듯이, 건축부재(200)의 구멍(210)에 대해서 GIR(100)을 소정 위치까지 감합시킨다. 여기에서, 소정 위치로서는 GIR(100)의 대경부(140)의 일면이 건축부재(200)의 일단면과 동일면이 되는 위치로 할 수 있다. 이렇게 하면, 건축부재(200)의 일단면으로부터 GIR(100)이 돌출하지 않으므로, 여기에 접합하는 다른 건축부재와의 간섭을 피할 수 있다. 또한, 소경부(120)의 길이방향의 양단부에 2개의 대경부(140)가 고정되어 있으므로, 건축부재(200)의 구멍(210)의 중심축에 대한 소경부(120)의 중심축의 경사를 작게 할 수 있다.
제3공정에서는 도 3c에 나타내듯이, 접착제 주입 구멍(220)으로부터 접착제를 주입한다. 접착제 주입 구멍(220)으로부터 주입된 접착제는 건축부재(200)의 구멍(210)과 GIR(100) 사이에 위치하는 원통형상의 간극(GAP)에 공급되고, 유통 저항이 적은 구멍(210)의 개구측을 향해서 흐른다. 이 때, 접착제는 간극(GAP)의 길이방향으로 흐르면서, GIR(100)의 소경부(120)의 외주면에 형성된 수나사(120B)의 골 사이에 들어간다.
제4공정에서는 도 3d에 나타내듯이, 접착제 충전 확인 구멍(230)으로부터 접착제가 흘러 나오는 것을 확인한다. 접착제 충전 확인 구멍(230)으로부터 접착제가 흘러 나온 상태에서는 간극(GAP)의 전체에 접착제가 충전되었다고 간주할 수 있으므로, 이 상태가 될 때까지 접착제의 주입을 계속한다. 그리고, 접착제 충전 확인 구멍(230)으로부터 접착제가 흘러 나온 것을 확인하면, 접착제의 주입을 중지하고, 접착제가 경화될 때까지 양생한다.
간극(GAP)에 충전된 접착제는 건축부재(200)에 대해서 GIR(100)을 접착한다. 이 때, 접착제는 소경부(120)의 수나사(120B)의 골 사이에 들어가기 때문에, 구멍(210)의 길이방향으로의 GIR(100)의 이동이 억제되고, 건축부재(200)에 대한 GIR(100)의 고정 강도를 향상시킬 수 있다.
접착제 주입 구멍(220)과 GIR(100)의 소경부(120) 사이의 간격이 좁고, 간극(GAP)에의 접착제의 주입이 곤란한 경우에는 도 4에 나타내듯이, 접착제 주입 구멍(220)의 개구에 대면하는 소경부(120)의 길이방향의 일부를 소정 길이에 걸쳐 수나사(120B)(즉, 소경부(120))의 외경보다 작은 외경을 갖는 원주면(120C)으로 할 수 있다. 이렇게 하면, GIR(100)의 소경부(120)의 외경을 크게 할 수 있고, 예를 들면, 호칭지름이 큰 볼트의 사용이 가능해지는 점에서 건축부재(200)의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
체결구로서 너트를 사용할 경우에는 GIR(100)의 소경부(120)의 일단면에 암나사(120A)를 형성하는 대신에, 도 5에 나타내듯이, 그 소경부(120)의 일단면에 외주면에 수나사(160A)가 형성된 접합부(160)를 일체적으로 연결할 수도 있다. 접합부(160)는 소경부(120)의 횡단면의 중앙에 있어서 길이방향으로 연장되고, 적어도, 그 선단부에 수나사(160A)가 형성되어 있다. 또한, 접합부(160)의 전장은 예를 들면, 이것을 사용해서 접합하는 건축부재에 따라 결정할 수 있다. 또한, GIR(100)의 소경부(120)에, 도 4에 나타내는 원주면(120C)을 형성할 수도 있다.
그 다음에, GIR(100)과 협동해서 건축부재를 접합하는 조인트 철물에 대해서 설명한다.
도 6a∼도 6c는 조인트 철물(300)의 일례를 나타낸다.
조인트 철물(300)은 예를 들면, SS400 등의 일반구조용 압연 강재로 이루어지고, 채널형상(コ자형상)을 이루는 본체부재(320)와, 본체부재(320)를 보강하는 직사각형 형상의 3개의 보강부재(340)를 갖고 있다.
본체부재(320)는 직사각형 형상을 이루는 천판(322), 저판(324) 및 측판(326)을 갖고, 천판(322) 및 저판(324)이 평행하게 되도록, 측판(326)의 양단부(상하 단부)에 천판(322) 및 저판(324)이 용접 등으로 접합되어 있다. 천판(322)의 길이방향의 이간된 2위치에는 체결구의 일례로서의 볼트의 축부가 삽통하는 삽통구멍(322A)이 각각 형성되어 있다. 또한, 저판(324)의 길이방향의 이간된 2위치에도, 체결구의 일례로서의 볼트의 축부가 삽통하는 삽통구멍(324A)이 각각 형성되어 있다.
보강부재(340)는 본체부재(320)의 천판(322), 저판(324) 및 측판(326)과 직교하는 면 위에 판면이 위치하면서, 천판(322), 저판(324) 및 측판(326)의 내면에 용접 등으로 접합되어 있다. 또한, 보강부재(340)는 평면으로 볼 때에 천판(322), 저판(324) 및 측판(326)의 양단부 및 중앙부에 접합되어 있다. 여기에서, 보강부재(340)의 폭은 도시의 예에서는 채널형상의 개구의 일부를 폐쇄하고 있지만, 체결구를 체결하는 공구를 조작할 수 있는 한도에 있어서, 그 전면을 폐쇄할 수도 있다.
그 다음에, GIR(100) 및 조인트 철물(300)을 사용하여, 건축부재의 일례로서 기둥 및 보를 접합해서 구축한 구조체의 실시형태에 대해서 설명한다.
[제1실시형태]
도 7은 한 쌍의 기둥(PT)의 상면에 보(BM)를 접합한 보 중심(보-기둥) 구조체의 일례를 나타낸다.
기둥(PT)의 상단부는 보(BM)가 연장하는 방향의 양측면에 조인트 철물(300)이 수용되도록 중앙부가 상방으로 돌출한 단차형상으로 형성되어 있다. 기둥(PT)의 단차형상의 하측 단차면이며, 2개의 조인트 철물(300)의 저판(324)의 삽통구멍(324A)을 향하는 위치에는 상술한 고정 방법에 의해, 4개의 GIR(100)이 고정되어 있다. 또한, 보(BM)의 좌우의 하면이며, 4개의 조인트 철물(300)의 천판(322)의 삽통구멍(322A)을 향하는 위치에는 상술한 고정 방법에 의해, 8개의 GIR(100)이 고정되어 있다.
그리고, 한 쌍의 기둥(PT)의 상면에 보(BM)가 적재된 상태로, 기둥(PT)의 단차형상의 양측면에 조인트 철물(300)이 끼워 넣어지고, 예를 들면, 육각구멍을 갖는 볼트 및 와셔를 포함하는 체결구가 조인트 철물(300)의 삽통구멍(322A 및 324A)에 삽통되고, GIR(100)의 암나사(120A)에 나사결합된다. 여기에서, 기둥(PT)의 상면에 보(BM)가 적재될 때, 기둥(PT)과 보(BM)를 가접합하는 부재를 사용할 수도 있다.
이렇게 하면, 기둥(PT) 및 보(BM)에 대한 GIR(100)의 위치 정밀도가 향상되므로, 기둥(PT)과 보(BM)의 접합 정밀도가 향상되고, 예를 들면, 기둥(PT)과 보(BM) 사이에 생기는 단차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 최종적으로 구축되는 구조체의 정밀도가 향상되고, 그 품질을 높일 수 있다.
[제2실시형태]
도 8은 한 쌍의 기둥(PT)의 측면에 보(BM)를 접합한 기둥 중심(기둥-보) 구조체의 일례를 나타낸다.
보(BM)의 길이방향의 양단부는 보(BM)의 상면 및 하면에 조인트 철물(300)이 수용되도록, 중앙부가 좌우로 돌출한 단차형상으로 형성되어 있다. 보(BM)의 단차형상의 하측 단차면이며, 2개의 조인트 철물(300)의 삽통구멍(322A 및 324A)의 한쪽을 향하는 위치에는 상술한 고정 방법에 의해, 4개의 GIR(100)이 각각 고정되어 있다. 또한, 기둥(PT)의 상단부이며, 2개의 조인트 철물(300)의 삽통구멍(322A 및 324A)의 다른쪽을 향하는 위치에는 그 양측면으로 관통하는 관통구멍(도시생략)이 형성되어 있다.
그리고, 한 쌍의 기둥(PT) 사이에 보(BM)가 배치된 상태로, 보(BM)의 단차형상의 상면 및 하면에 조인트 철물(300)이 끼워 넣어지고, 예를 들면, 육각구멍을 갖는 볼트 및 와셔를 포함하는 체결구가 조인트 철물(300)의 삽통구멍(322A 및 324A)의 한쪽에 삽통되고, GIR(100)의 암나사(120A)에 나사결합된다. 또한, 기둥(PT)의 배면으로부터 관통구멍에 볼트(400)가 관통되고, 그 선단부가 조인트 철물(300)의 삽통구멍(322A 및 324A)의 다른쪽에 삽통된다. 조인트 철물(300)의 삽통구멍(322A 및 324A)의 다른쪽으로부터 돌출하는 볼트(400)에는 예를 들면, 너트 및 와셔를 포함하는 체결구가 나사결합된다. 여기에서, 기둥(PT)의 상면에 보(BM)가 적재될 때, 기둥(PT)과 보(BM)를 가접합하는 부재를 사용할 수도 있다. 또한, 기둥(PT)의 배면에는 볼트(400)의 머리부가 기둥(PT)에 깊이 박히는 것을 억제하기 위해서, 볼트(400)의 축부가 삽통하는 삽통구멍이 형성된, 금속제의 플레이트(420)가 부착되어 있다.
이렇게 하면, 제1실시형태와 마찬가지로, 기둥(PT) 및 보(BM)에 대한 GIR(100)의 위치 정밀도가 향상되므로, 기둥(PT)과 보(BM)의 접합 정밀도가 향상되고, 예를 들면, 기둥(PT)과 보(BM) 사이에 생기는 단차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 최종적으로 구축되는 구조체의 정밀도가 향상되고, 그 품질을 높일 수 있다. 또한, 기둥(PT)의 상단부에는 볼트(400)가 삽통하는 삽통구멍 대신에 GIR(100)을 고정할 수도 있다.
[제3실시형태]
도 9는 상하의 기둥(PT1 및 PT2)을 직선상으로 접합한 구조체의 일례를 나타낸다.
상방에 위치하는 기둥(PT1)의 하단부는 그 양측면에 조인트 철물(300)이 수용되도록, 중앙부가 하방으로 돌출한 단차형상으로 형성되어 있다. 기둥(PT1)의 단차형상의 상측 단차면이며, 2개의 조인트 철물(300)의 천판(322)의 삽통구멍(322A)을 향하는 위치에는 상술한 고정 방법에 의해, 4개의 GIR(100)이 고정되어 있다. 또한, 하방에 위치하는 기둥(PT2)의 상단면이며, 2개의 조인트 철물(300)의 저판(324)의 삽통구멍(324A)을 향하는 위치에는 상술한 고정 방법에 의해, 4개의 GIR(100)이 고정되어 있다.
그리고, 기둥(PT1)과 기둥(PT2)이 직선상이 되도록, 그 단부끼리를 접촉시킨 상태로, 상방에 위치하는 기둥(PT1)의 단차형상의 양측면에 조인트 철물(300)이 끼워 넣어지고, 예를 들면, 육각구멍을 갖는 볼트 및 와셔를 포함하는 체결구가 조인트 철물(300)의 삽통구멍(322A 및 324A)에 삽통되고, GIR(100)의 암나사(120A)에 나사결합된다. 여기에서, 기둥(PT1)과 기둥(PT2)을 접촉시킬 때, 이들을 가접합하는 부재를 사용할 수도 있다.
이렇게 하면, 기둥(PT1) 및 기둥(PT2)에 대한 GIR(100)의 위치 정밀도가 향상되므로, 기둥(PT1)과 기둥(PT2)의 접합 정밀도가 향상되고, 예를 들면, 기둥(PT1)과 기둥(PT2) 사이에 생기는 단차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 최종적으로 구축되는 구조체의 정밀도가 향상되고, 그 품질을 높일 수 있다. 또한, 제3실시형태는 상하의 기둥에 한정되지 않고, 가로방향으로 연장되는 2개의 보, 토대 등을 직선상으로 접합하는 구조체에도 적용할 수 있다.
GIR(100)은 제1실시형태∼제3실시형태에서 설명한 구조체에 한정되지 않고, 목제 건축물의 여러가지 개소에서 사용할 수 있다. 이 때문에, 최종적으로 구축되는 목제 건축물의 품질이 향상되고, 예를 들면, 지진이나 태풍 등에 의한 외력으로의 내력(耐力)을 향상시킬 수 있다.
100: GIR(접합 철물)
120: 소경부
120A: 암나사
120B: 수나사(요철)
120C: 원주면
140: 대경부
160: 접합부
160A: 수나사
200: 건축부재
210: 구멍
PT, PT1, PT2: 기둥
BM: 보

Claims (10)

  1. 건축부재에 형성된 구멍에 감합되어 접착제로 고정되는 접합 철물로서,
    상기 구멍의 내경보다 작은 외경을 갖는 장척형상의 소경부와,
    상기 구멍의 내경에 따른 외경을 갖고, 상기 소경부의 길이방향의 이간된 2위치에 각각 고정된 2개의 대경부를 갖고,
    상기 2개의 대경부에 끼워진 상기 소경부의 외주면에 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 접합 철물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대경부는 상기 소경부의 길이방향의 양단부에 고정된 것을 특징으로 하는 접합 철물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 대경부는 스프링 링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합 철물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철은 수나사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합 철물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철은 복수의 원환으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합 철물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철은 복수의 돌기 및 오목부 중 적어도 한쪽으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합 철물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개의 대경부에 끼워진 상기 소경부의 길이방향의 일부는 상기 소경부의 외경보다 작은 외경을 갖는 원주면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 철물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 소경부의 길이방향의 일단면에 암나사가 형성된 것을 특징으로 하는 접합 철물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 소경부의 길이방향의 일단면에 적어도 선단부에 수나사가 형성된 접합부가 연결된 것을 특징으로 하는 접합 철물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 접합부는 상기 소경부에 일체적으로 연결된 것을 특징으로 하는 접합 철물.
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